(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される２光子吸収化合物。
【化１】
0005130514.tif 000009
（但し、Ｒは水素又はメチレン基で、該メチレン基は互いに結合し、環を形成している。Ｘ、Ｙは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基及びアミノ基から選ばれる基、ｎは０から２の整数を表す。）
【請求項２】
Ｒがメチレン基であり、互いに結合し、シクロペンタノン環を形成している請求項１記載の２光子吸収化合物。
【請求項３】
Ｒが水素である請求項１記載の２光子吸収化合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な化合物であり、特に２光子吸収断面積の大きい化合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次の非線形光学材料の中でも、２光子吸収断面積の大きい有機化合物（以下「２光子吸収化合物」という）が関心を集めており、光デバイス及びバイオ関係で種々の応用が期待されている。
【０００３】
有機化合物による非線形光学材料は、多く知られており、例えば、カルバゾール誘導体（特許文献１）、ヨードニウム塩構造を有する化合物（特許文献２）、テトラベンゾポルフィリン誘導体（特許文献３）、金属ポリフィリン類（特許文献４）、フタロシアン系化合物（特許文献５）、テトラアザポルフィン化合物（特許文献６）などがあげられる。中でも、効率よく２光子を吸収する有機材料、すなわち２光子吸収断面積の大きい有機材料として下記化合物が提案されている（特許文献７）。
【０００４】
【化２】
0005130514.tif 000002
（Ｘ１，Ｘ２は置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロ環基を表し、同一でも異なってもよく、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に水素原子、または置換基を表しＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、ｎおよびｍは２以上の場合、複数個のＲ１、Ｒ２，Ｒ３およびＲ４は同一でも、それぞれ異なってもよく、ｎおよびｍは、それぞれ独立に１〜４の整数を表す。）
一般に非線形光学材料は、印加する光電場の２乗、３乗等に比較する非線形の光学応答を示す物質で、２光子吸収をする、第二高調波や第三高調波等を発生する、２光子励起発光を生ずるなどの特性を示す。
【０００５】
２光子吸収とは、化合物が２つの光子を同時に吸収して、励起される現象である。すなわち、化合物の吸収帯が存在しないエネルギー領域で、２つの光子を同時に吸収し励起状態へと電子が遷移する現象を２光子吸収という。
【０００６】
化合物が２光子吸収により励起された場合であっても、エネルギーを放出する段階においては、１光子吸収励起と同様に種々の形でエネルギーを放出する。例えば、失活過程において、蛍光、リン光や熱としてエネルギーを放出するもの、化合物の分子構造の変化によりエネルギーを消化するものなどがある。
【０００７】
２光子吸収の効率は、印加する光電場の２乗に比例するため、２次元平面にレーザーを照射した場合、レーザースポットの中心部の電界強度の高い位置のみで、２光子の吸収が起こり、周辺部の電界強度の弱い部分では２光子の吸収は生じない状況を作り出すことができる。一方、３次元空間では、レーザー光をレンズで集光し、焦点の電界強度を高めることにより励起し、空間の一点で２光子吸収を起こさせ、焦点のみで２光子発光させたり、或いは高熱を生じさせて化学変化を起こさせるなど、光励起に対して高い空間分解能を与えることができる。このため、物体、特に透光性物体の内部の加工等を可能としたり、物体内部で特殊な発光をさせるなどができる。特に生体組織の造影（バイオイメージング）、フォトダイナミックセラピー、アップコンパージョンレージング等への応用は、光毒性、3次元空間分解能などの観点から、これまでの1光子励起よりも利点が多い。
【０００８】
しかし、生体内等で用いる場合、生体に対して、あまりに強い光を照射することは、生体組織の光による損傷を来たすこと、或いは２光子吸収化合物自体の劣化を生じるなどの悪影響のため、過度に強い光は使用できない。そこで、化合物の２光子吸収効率が高いこと及び２光子吸収による励起状態により発光や発熱の効率が高いことが望まれる。また、使用する化合物としては生体に無害でなければならないこと、生体組織への親和性があることなどの条件を満たす必要もある。
【０００９】
しかるに、かかる条件を満足する２光子吸収化合物は、現在の所ほとんど提案されていない。
【特許文献１】特開２００１−２６４８２８号
【特許文献２】特開平１０−３２５９６８
【特許文献３】特開平９−１７９１５３号
【特許文献４】特開平７−２１８９３９号
【特許文献５】特開平７−２１８９３９号
【特許文献６】特開平５−５９１６号
【特許文献７】特開２００３−１８３２１３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑み、生体への親和性がよい、しかも２光子吸収効率のよい、また励起状態での２光子発光等の効率のよい新規な２光子吸収化合物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、下記一般式（１）で表される２光子吸収化合物である。
【００１２】
【化３】
0005130514.tif 000003
（但し、Ｒは水素又はメチレン基で、該メチレン基は互いに結合し、環を形成している。Ｘ、Ｙは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基及びアミノ基から選ばれる基、ｎは０から２の整数を表す。）
更に本発明において好ましい態様は、上記第１の態様において、２つのＲがメチレン基であり、且つ該メチレン基は互いに結合し、シクロペンタノン環を形成した化合物である。
【００１３】
また別の態様としては、上記一般式（１）において、２つのＲが水素である２光子吸収化合物である。
【００１４】
本発明の最大の特徴は、化合物の両端にアズレン環を有する点にある。
【００１５】
アズレン自体、医薬品ともなり得るものであり、本発明の化合物は、一般に生体への親和性が高いと考えられる。
【００１６】
更に後述する実施例からも明らかなとおり、本発明のアズレン環を有する化合物は、同じ分子量を持つ通常の芳香族化合物である下記化学式（２）の物質よりもはるかに２光子吸収断面積が大きい特徴を有する。
【００１７】
【化４】
0005130514.tif 000004
本発明において、前記一般式（１）のＸ及びＹは、水素原子又は置換基であって、特に電子供与性置換基である。一般にアミノ基、水酸基、アルキル基、アルコキシ基などである。なかでも、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基などのモノアルキルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基などのジアルキルアミノ基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基が好ましく、特にジアルキルアミノ基、アルコキシ基及びアルキル基が高い吸収断面積を与える。勿論、各Ｘ及びＹは同一の基であってもよいし、また任意に異なる基又は原子であってもよい。
【００１８】
本発明の化合物は、中央にカルボニル基を有し、両端のアズレン基が共役の二重結合で連結されていることが重要であり、交互に二重結合を持つ鎖状炭化水素であれば一応の効果を有するものではあるが、一般に前記一般式（１）で示されるｎは０、１及び２の中から選ばれる（これを０から２と表現する）場合が好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、新規な２光子吸収化合物であり、特にその両端にアズレン環が結合しているものであって、大きな２光子吸収断面積を有する。
【００２０】
また、一般に生体への親和性が高いことから、生体内、例えば細胞内の状況探索や極部的発熱を利用した治療方法への展開が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、前記一般式（１）で表される化合物であり、これらの化合物を合成する手段は特に限定されない。通常の化学者が、該化合物を見た場合に行うであろう合成手段に従って合成すればよい。例えば、市販のアズレンに前記電子供与性置換基を常法により導入するか又はすることなく、ホルミル化し、これをシクロペンタノン、２．５ジ（エチリデン）シクロペンタノン、アセトン、ジアリルケトンなどと反応させ、例えば下記化学式（３）、（４）、（５）及び（６）に示す化合物等が得られる。
【００２２】
【化５】
0005130514.tif 000005
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではないし、また化合物の合成方法もこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
（ホルミルアズレンの合成）
【００２４】
【化６】
0005130514.tif 000006
アルゴン雰囲気下、室温でアズレン（０．２６ｇ，２ｍｍｏｌ）をベンゼン（８ｍｌ）に溶かしてＤＭＦ（０．３１ｍｌ，４．０ｍｍｏｌ）を加え、氷冷したでＰＯＣｌ３（０．３７ｍｌ，４．０ｍｍｏｌ）を徐々に滴下した。発熱が収まったら、溶液を８５℃で２時間加熱還流した。反応溶液に飽和重曹水に加えてアルカリ性にし、ＣＨＣｌ３で抽出、無水硫酸ナトリウムで乾燥、濃縮してカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ヘキサン／酢酸エチル＝５／１）により分離精製した。紫色液体、収量０．３１ｇ、収率９７．６％であった。
（α，α’−ジ（１−アズレニリデン）シクロペンタノンの合成）
【００２５】
【化７】
0005130514.tif 000007
窒素雰囲気下、室温で１−ホルミルアズレン（０．３３ｇ，２ｍｍｏｌ）とシクロペンタノン（０．０８ｇ，１ｍｍｏｌ）をエタノール３００ｍｌに溶かして、飽和水酸化ナトリウム水溶液を１ｍｌ加え、室温で１０時間攪拌した。−１０℃で１２時間放置し、得られた粗生成物をクロロホルムで再結晶した。深紫色針状晶、収量０．０５ｇ、収率１３．９％であった。このものはＮＭＲにより次のピークが得られたことから、α，α’−ジ（１−アズレニリデン）シクロペンタノンであることが確認された。
【００２６】
１ＨＮＭＲスペクトル（溶媒：ＣＤＣｌ３）：３．２８（４Ｈ，ｓ），７．３０（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝９．７Ｈｚ），７．３９（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝９．９Ｈｚ），７．５２（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝４．２Ｈｚ），７．７２（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝９．８Ｈｚ），８．２８（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝４．２Ｈｚ），８．３５（２Ｈ，ｓ），８．３６（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．８Ｈｚ），８．８７（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝９．８Ｈｚ）
［２光子吸収断面積の評価方法］
本発明の化合物の２光子吸収断面積の評価は、Ｍ．Ｓｈｅｉｋ−Ｂａｈａｅ  ｅｔ．ａｌ．，ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  １９９０，２６，７６０．記載の方法を参考に行なった。２光子吸収断面積測定用の光源には、再生増幅器を通したＴｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅ  パルスレーザーの光（パルス幅：１２０ｆｓ、繰り返し：１ｋＨｚ、平均出力：０．４ｍＷ、ピークパワー：３．３ＧＷ）を用い、７００ｎｍから１０００ｎｍの波長範囲で２光子吸収断面積を測定することで、各化合物の２光子吸収断面積を得た。２光子吸収測定用の試料には、１×１０−３の濃度でクロロホルムに化合物を溶かした溶液を用いた。
【００２７】
本発明の化合物の２光子吸収断面積を上記方法にて測定し、得られた結果をＧＭ単位（１ＧＭ＝１×１０−５０ｃｍ４ｓ／ｐｈｏｔｏｎ）で表１に示した。なお、表中に示した値は１光子吸収の吸収端波長より長波側で１光子吸収との共鳴が生じない波長領域に観測された２光子吸収帯における吸収断面積の最大値である。
【００２８】
なお、本発明の２光子吸収化合物が、類似する他の化合物に比べ格段に２光子吸収断面積が大きいことを示すための比較例としてα，α’−ジ（１−ナフチリデン）シクロペンタノンについても、２光子吸収断面積を測定し、表１に示した。
【００２９】
【表１】
0005130514.tif 000008